Vapor de água a
e
entra em uma turbina adiabática e sai a 70
e
. Considerando que a potência produzida pela turbina é de 5 MW , determine:
A eficiência exergética
Considere
e
A eficiência exergética
Considere
Passo 1
Beleza, o enunciado diz que a gente tem vapor de água entrando numa turbina adiabática em 6 MPa e 600 °C com velocidade de 80 m/s, e saindo a 70 kPa, 100 °C e 140 m/s. A turbina produz 5 MW, e o ambiente está a 25 °C e 100 kPa. O que eles querem é a eficiência exergética da turbina – ou seja, quanto do “potencial de trabalho” (exergia) do vapor a gente realmente converte em potência elétrica.
Conteúdo: Termodinâmica de fluxo aberto, propriedades do vapor (entalpia e entropia), exergia de fluxo, e definição de eficiência exergética. A gente vai precisar das tabelas de vapor pra pegar e
, usar a fórmula da exergia específica e comparar o trabalho real com o trabalho máximo teoricamente disponível.
Conteúdo: Termodinâmica de fluxo aberto, propriedades do vapor (entalpia e entropia), exergia de fluxo, e definição de eficiência exergética. A gente vai precisar das tabelas de vapor pra pegar
Passo 2
Primeiro, pega nas tabelas de vapor:
- Estado 1 (entrada):
·
·
· - Estado 2 (saída):
·
· Como está superaquecido a baixa pressão, aproxima:
- Estado 0 (ambiente de referência):
·
· Das tabelas, entalpia e entropia do líquido saturado a 25 °C podem ser tomados como
Passo 3
Agora a exergia específica de fluxo em cada ponto é dada por
onde
está em kJ/kg (basta
em
dividido por 1000).
– Em 1:
– Em 1:
– Em 2:
Passo 4
O máximo trabalho específico que a turbina poderia produzir (se não houvesse irreversibilidade) é
O trabalho específico real (pela 1ª lei, considerando a queda de entalpia e a variação de energia cinética) é
Passo 5
A eficiência exergética da turbina é a razão entre o trabalho real e o trabalho máximo disponível por kg de vapor:
Resposta
A eficiência exergética da turbina é de aproximadamente 78,9 %.